CHEMCAM

Le 6 août 2012, Curiosity, le Rover de la mission martienne, a posé ses bagages sur Mars pour y étudier son sol. Laboratoire de haute technologie, Curiosity comprend de nombreux instruments dont un sur lequel la France a beaucoup travaillé : ChemCam. Cet appareil analyse par spectrométrie la lumière d’un plasma issue d’un tir laser sur les roches, permettant de remonter à la composition du sol.
Données :

• constante de Planck : h = 6,63×10^–34 J.s ;
• célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00×10⁸ m.s^-1
• 1 eV = 1,602×10^-19 J.

1. Le laser de ChemCam

Document 1 (extrait)
ChemCam met en œuvre la technique LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) d’analyse spectroscopique induite par ablation laser. Son laser pulsé émet un rayonnement à 1 067 nm délivrant environ 15 mJ pour une durée d’impulsion de 5 ns…

1.1. Donner deux propriétés du laser.

1.2. Le laser de ChemCam émet-il de la lumière visible ? Justifier.

1.3. Non traitée.

2. Test de fonctionnement de l’analyseur spectral de ChemCam.

Afin de vérifier que l’analyseur spectral de ChemCam fonctionne bien, on réalise au laboratoire le spectre d’émission atomique d’une roche témoin contenant l’élément calcium.

2.1. Justifier pourquoi deux atomes (ou ions) différents ne donnent pas le même spectre d’émission.

2.2. À l’aide du document 2, identifier, pour l’ion Ca⁺, la transition énergétique correspondant à la raie de longueur d’onde 423 nm. Détailler votre démarche.

2.3. Non traitée.

Document 2 : Diagramme simplifié des niveaux d’énergie de l’ion calcium sous forme d’ion Ca⁺